题目内容
【题目】某校化学小组对热水壶底部水垢的主要成分进行了如下探究，请完成以下活动并回答相关问题。
（查阅资料）天然水中含有Ca2+、Mg2+、HCO3-等离子，在加热条件下，这些离子趋于生成溶解度更小的物质—水垢（主要成分为碳酸盐和碱。有关物质的溶解性见下表：
阴离子 阳离子 | OH- | CO32- | HCO3- |
Ca2+ | 微溶 | 不溶 | 可溶 |
Mg2+ | 不溶 | 微溶 | 可溶 |
（提出猜想）水垢的主要成分一定有CaCO3和_____（填化学式），可能含有Ca(OH)2和______。
（提出问题）水垢的主要成分中是否含有Ca(OH)2和MgCO3呢？
（设计方案1）确定水垢中是否含Ca(OH)2
实验步骤 | 实验现象 | 结论 |
在少量研碎的水垢中，加入适量的蒸馏水充分搅拌，过滤，在滤液里加入Na2CO3溶液。 | ______________ | 一定不含Ca(OH)2 |
（实验方案2）确定水垢中是否含MgCO3
利用下列实验装置，完成实验2探究。其主要实验步骤如下：
其主要实验步骤如下：称量D、E装置总质量为200.0g，按上图组装后，将2.5g水垢试样放入锥形瓶中，加入足量稀盐酸溶液，待锥形瓶中不再产生气泡时，打开止水夹K，从导管a处缓缓鼓入空气，一段时间后称量装置D、E的总质量为201.25g（碱石灰主要成分为CaO和NaOH，不考虑稀盐酸的挥发性以及装置内空气、外界空气对实验的影响）。
（实验讨论）
（1）反应结束后打开止水夹K，缓缓鼓入空气的目的是_____A、B装置之间_____设置干燥装置。（填“要”或“不要”）其理由是______
（2）装置B盛放稀盐酸的仪器作用是：______
（3）装置 B中生成气体的反应的化学方程式为______
（4）装置B中生成气体的质量为______g通过计算说明该水垢中____（填序号）含MgCO3。
A 一定 B 一定不 C 可能 D 无法确定
已知CaCO3相对分子质量为100.Mg CO3相对分子质量为84）：
（实验方案3）确定水垢中是否含有Mg(OH)2
（5）另取质量为1.2g的水垢试样，加入3.65%稀盐酸与之恰好完全反应，测得消耗稀盐酸ｍg。合上述实验，判断当ｍ的值满足_____条件时，水垢中一定含有Mg(OH)2
【答案】Mg(OH)2 MgCO3 没有白色沉淀生成 使生成二氧化碳被充分吸收 不要 不会影响吸收二氧化碳的量 控制盐酸的滴加速率，使反应充分进行 CaCO3+2HCl==CaCl2+H2O+CO2↑ 1.25 A ｍ大于28.6g
【解析】
[提出猜想] 天然水中含有Ca2+、Mg2+、HCO3-等离子，在加热条件下，这些离子趋于生成溶解度更小的物质，结合溶解性，水垢的主要成分一定有CaCO3和Mg(OH)2，可能含有Ca(OH)2和MgCO3；
[设计方案1] 氢氧化钙能与碳酸钠反应生成碳酸钙沉淀，在少量研碎的水垢中，加入适量的蒸馏水充分搅拌，过滤，在滤液里加入Na2CO3溶液，没有白色沉淀生成，水垢中一定不含Ca(OH)2；
[实验方案2]
（1）反应结束后,，装置B中残留的气体为二氧化碳，打开止水夹K，缓缓鼓入空气的目的是排尽装置的二氧化碳，使二氧化碳被充分吸收；A、B装置之间不要设置干燥装置。其理由是经过氢氧化钠溶液后的气体中有较多的水蒸气，但是水蒸气能被C中浓硫酸吸收，不会被氢氧化钠溶液吸收，不影响二氧化碳的质量；
（2）装置B盛放稀盐酸的仪器作用是：控制盐酸的滴加速率，使反应充分进行；
（3）装置 B中生成气体的反应是碳酸钙和盐酸反应生成二氧化碳、水、氯化钙，化学方程式为CaCO3+2HCl==CaCl2+H2O+CO2↑；
（4）装置D、E用于吸收二氧化碳，反应前D、E装置总质量为200.0g，一段时间后称量装置D、E的总质量为201.25g，说明生成二氧化碳1.25g；设2.5g碳酸钙完全反应生成二氧化碳的质量为x，2.5g碳酸镁完全反应生成二氧化碳的质量为y，
x=1.1g
y>1.1g 碳酸镁比同质量的碳酸钙生成二氧化碳多；
由于水垢比同质量的碳酸钙生成二氧化碳多，可知水垢中一定含有碳酸镁；
（5）另取质量为1.2g的水垢试样，加入3.65%稀盐酸与之恰好完全反应，测得消耗稀盐酸ｍg。设1.2g碳酸钙消耗盐酸的质量为m，1.2g碳酸镁消耗盐酸的质量为n，1.2g氢氧化镁消耗盐酸的质量为z，
m=24g
n≈28.6g
z≈41.2g
结合上述计算，当ｍ的值满足大于28.6g条件时，水垢中一定含有Mg(OH)2。
